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輸入計算

數學公式

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結果

世代(倍增)時間
10.066
分鐘/世代
世代數(n) 5.96
生長速率 0.09934 generations/min

什麼是世代時間?

世代時間(又稱倍增時間)是指一群正在分裂的細胞——通常為細菌——數量增加一倍所需的時間。在指數生長階段,每經過一個世代,細胞數量就會翻倍。測量這段時間長短,是微生物學、食品安全與生物科技領域中描述微生物生長速率的基本方法。

細菌細胞分階段分裂:從1個到2個、2個到4個、4個到8個
世代時間是族群數量翻倍所需的時間間隔。

如何使用本計算器

請輸入經過的總時間(以分鐘為單位)、區間起始時的細胞數(\(N_0\)),以及區間結束時的最終細胞數(\(N_t\))。計算器會回傳以分鐘表示的世代時間、期間內發生的世代數,以及以「每分鐘世代數」表示的生長速率。

公式說明

世代數為 $$n = 3.3 \times \log_{10}\!\left(\dfrac{N_t}{N_0}\right)$$其中的係數 \(3.3\) 來自 \(1/\log_{10}(2) \approx 3.322\),作用是把以 10 為底的對數換算成倍增次數(即以 2 為底)。世代時間就是總時間除以世代數:$$g = \dfrac{t}{n} = \dfrac{t}{3.3 \times \log_{10}\!\left(\dfrac{N_t}{N_0}\right)}$$

細胞數量隨時間變化的指數成長曲線,並標出倍增間隔
細胞數量呈指數成長,每一代族群都翻一倍。

實際範例

假設一份培養物在 60 分鐘內由 1,000 個細胞增加到 64,000 個細胞。比值 \(N_t/N_0 = 64\),而 \(\log_{10}(64) \approx 1.806\)。世代數為 \(3.3 \times 1.806 \approx 5.96\),與實際的 6 次倍增相當接近(\(1{,}000 \to 64{,}000 = \times 64 = 2^6\))。世代時間 $$g = \dfrac{60}{5.96} \approx 10.07 \text{ 分鐘/世代}$$

常見問題

為什麼用 3.3 而非 3.322?許多教科書為了方便,將 \(1/\log_{10}(2)\) 取近似值 \(3.3\)。本計算器採用 3.3 以符合標準教科書公式,因此會帶來些微的近似誤差。

如果 N₀ 等於 Nₜ 會怎樣?若完全沒有生長,\(\log_{10}(1) = 0\),世代時間將無法定義(分母為零),因此結果會顯示為零。

可以用其他時間單位嗎?可以——世代時間的單位會跟著您為 \(t\) 輸入的時間單位而定。細菌最常用分鐘,但使用小時或天的計算方式完全相同。

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